[发明专利]一种高温环境下人体热应激分级评估系统

摘要

本发明提供了一种高温环境下人体热应激分级评估系统，其中所述服装热阻与湿阻参数库模块提供人体‑服装‑环境热湿传递模型计算使用的服装参数；人体‑服装‑环境的热湿传递模型根据人体、服装与环境的热参数作为模型的输入，得到输出值为人体局部核心温度和出汗量：热应激分级阙值模块将人体对高温环境的热应激分为三个阶段；模型数据输出模块输出人体局部核心温度和出汗量；所述分级评估输出模块根据人体核心温度和出汗量的极限值对比结果，输出分级评估结果，获得不同热应激分级下最大工作时间。本发明建立了适用于高温热环境下热应激评价系统与方法，解决了热应激评价中人员热生理安全状况准确预测的需求。

主权项

一种高温环境下人体热应激分级评估系统，其特征在于，包括服装热阻与湿阻参数库模块、人体‑服装‑环境的热湿传递模型、热应激分级阙值模块、模型数据输出模块以及分级评估输出模块；其中服装热阻与湿阻参数库模块：通过高温热环境下暖体假人实验测量不同种类工作服的热阻和湿阻的服装参数，建立服装热阻与湿阻参数库模块，提供人体‑服装‑环境热湿传递模型计算使用的服装参数；人体‑服装‑环境的热湿传递模型：通过该模型建立人体、服装与环境之间的热湿传递过程关系，根据人体、服装与环境的热参数作为模型的输入，得到输出值为人体局部核心温度和出汗量；热应激分级阙值模块：根据环境温度升高和热环境对人体造成的影响程度，将人体对高温环境的热应激分为三个阶段：热不适应阶段、热衰竭阶段和热休克阶段，所述各阶段分别对应不同数值的人体局部核心温度和出汗量；模型数据输出模块：所述模型数据输出模块用于输出人体‑服装‑环境热湿传递模型计算的人体局部核心温度和出汗量；分级评估输出模块：将模型数据输出模块输出的核心温度和出汗量与所述热应激分级阙值模块中人体对高温环境的热反应的三个阶段的人体核心温度和出汗量进行比对，得到不同热应激阶段的响应等级；根据人体核心温度和出汗量的极限值对比结果，输出分级评估结果，获得不同热应激分级下最大工作时间；所述服装热阻与湿阻参数库模块的建立过程包括：通过搭建高温环境舱，在高温热环境下将测量的服装穿着在暖体假人上，通过温湿度探头测量着装工作服周围的温湿度，通过温度传感器测量服装外表面的温度，记录暖体假人各分区的皮肤表面温度；将计算的服装局部热阻和湿阻数据存储建立服装热阻和湿阻参数库，供人体‑服装‑环境热湿传递模型计算使用的服装参数；其中服装局部热阻和湿阻计算分别如下：$I_i=\frac{T_{air,i}-T_{skin,i}}{C_i+R_i}---\left(1\right)$$R_{et,i}=\frac{(p_{skin,i}-p_{air,i})A_i}{\mathrm{\λ}\frac{dm}{dt}}---\left(2\right)$其中I_i是服装局部热阻，单位为℃·m²/W；R_et,i是服装局部湿阻，单位为kPa·m²/W；T_air,i和T_skin,i分别是服装对应部位环境中空气温度和假人对应部位的皮肤表面温度，单位为℃；R_i和C_i分别是服装对应部位的空气与服装间热辐射和自然对流换热，单位为W/m²；p_skin,i是假人对应分区表面的饱和蒸汽压，单位为kPa；p_air,i是舱室环境中对应假人分区高度下的饱和蒸汽压，单位为kPa；A_i是假人对应部位面积，单位为m²；是假人发汗速率，通过实验前后称重质量差除以出汗时间得到，单位为g/s；λ是蒸馏水在假人对应分区皮肤温度下的汽化潜热，单位为J/g。